КОТЕЛЬНЫЕ УСТАНОВКИ И ПАРОГЕНЕРАТОРЫ

Химический состав отложений

Состав примесей водного теплоносителя зависит от системы подготов­ки воды, обработки конденсата, присосов в конденсаторе, типа и парамет­ров парового котла, воднохимического режима и других факторов. Большое разнообразие примесей и условий их существования в пароводяном тракте котла приводит, естественно, к различным по химическому составу и сво­им характеристикам отложениям. Можно выделить по составу следующие основные группы отложений.

1) Железооксидные отложения.

При 100-ой конденсатоочистке и подготовке питательной воды по схе­ме глубокого обессоливания около половины примесей питательной воды котлов СКД составляют продукты коррозии железа. В составе отложений оксидов железа более 90-95%. При докритическом давлении в барабанных и прямоточных котлах по мере увеличения давления и улучшения системы подготовки воды доля железооксидных отложений также растет.

Оксиды железа, поступающие в котловую воду, превращаются в ней в магнетит Рез04, который и является основой железооксидных отложений. Другие формы оксидов (Fe203) образуют, в основном, шламовые осадки.

С ростом температуры растворимость магнетита уменьшается, значи­тельная часть оксидов железа находится в дисперсном, а не истинно-рас­творенном состоянии. Поэтому отложения образуются не только за счет кристаллизации, но и за счет электрокинетических процессов. Дисперсные частицы несут электрический заряд (адсорбция ионов из теплоносителя, диссоциация собственных молекул). Под воздействием электрофоретиче - ских сил они осаждаются на поверхности нагрева и образуют отложения.

Скорость образования отложений А, мг/(см2ч), зависит линейно от кон­центрации CVe, мг/кг, и от теплового потока q, Вт/м2, во второй степени:

-f~ = ^Fe = 5,7 • 10~14CFe<72-

2) Щелечноземельные отложения.

Щелечноземельные отложения состоят из соединений кальция и маг­ния. Эти соединения попадают в питательную воду с присосами в конденса­торе и с добавочной водой. В котловой воде обычно присутствуют: СаБіОз, CaS04, СаСОз, СаСЬ и другие соединения. Интенсивное отложение соеди­нений кальция (аналогично и магния) происходит при превышении концен­трации Са2+ и анионов произведения растворимости.

Скорость образования отложений Са и Mg от их концентрации нели­нейная, но для оценки можно использовать формулу

Aca+Mg) = 1,3-10 13C"(Ca+Mg)<72-

3) Отложения соединений меди.

Оксиды меди в питательной воде появляются в результате коррозии латунных труб конденсатора, ПНД или деталей насоса, содержащих медь. Уже при концентрации меди порядка 3 мкг/кг происходит интенсивное от­ложение меди на участках с высокими тепловыми потоками или в местах глубокого упаривания воды. В отложениях присутствует, главным образом, чистая медь. Восстановление ионов меди до чистой меди происходит при их контакте с чистым железом. Процесс этот электрохимический, для его осу­ществления необходима достаточно высокая разность потенциалов. Поэто­му медные отложения образуются в заметных количествах в зоне тепловых потоков выше порогового значения (/о = 200 кВт/м2.

Скорость образования отложений меди описывается формулами типа

Acu = KC^nq(q-4o).

Величина п = 5,4-6,2. Скорость Аси мало зависит от концентрации соединений меди в воде.

4) Алюминиевые отложения (алюмо силикатные, силикатные с преоб­ладанием свободной Si02). Реальные концентрации кремниевой кислоты в питательной воде изменяются от 10 мкг/кг Si02 при непрерывной дли­тельной эксплуатации до 100 мкг/кг при пуске. Эти величины находятся ниже растворимости, однако кремнекислота всегда присутствует в отло­жениях при высоких давлениях. Возможно, кремниевая кислота способна вступать в различные реакции, например, с оксидами железа с образованием ферросиликатов.

5) Отложение легкорастворимых соединений.

В питательной воде паровых котлов могут присутствовать соединения натрия в виде NaOH, NaCl, Na2S04, Na2Si03. Эти соединения обладают большой растворимостью при высоких параметрах, но за счет адсорбции на поверхностях нагрева, за счет химического взаимодействия с отложениями, соединения натрия присутствуют в составе отложившихся веществ.

Интенсивное отложение соединений натрия происходит при глубоком упаривании воды, сопровождающемся концентрированием примеси, в при­стенном слое (при высоком тепловом потоке, малой скорости потока и т. п.) или в потоке теплоносителя в испарительных поверхностях. В этом случае концентрация веществ превышает растворимость, и они кристаллизируют­ся на поверхности трубы или в потоке теплоносителя.

Примерный состав отложений:

Котлы СКД (НРЧ). Основное количество — оксиды железа (магне­тит). Кроме того: оксиды кремния (4,5%), марганца (1,2%), магния (0,45%), никеля (0,6%), алюминия (0,3%); медь, кальций. Во внутреннем слое со­держатся легирующие элементы, входящие в состав стали (молибден, хром, ванадий).